低碳钢的拉伸及卸载实验报告.doc

低碳钢的拉伸及卸载实验一、实验目的与要求 1、熟练掌握电子万能试验机的构造及使用方法 2、分析金属材料在拉伸时的基本性能 3、编制相应程序进行实验 4、观察低碳钢在拉伸及卸载时的各种现象, 并测定低碳钢在拉伸时的屈服极限 s?,强度极限 b?,延伸率 10?和断面收缩率?及低碳钢的弹性模量 E。 5、观察试样受力和变形两者间的相互关系, 并注意观察材料的弹性、屈服、强化、颈缩、断裂等物理现象。 6、测绘低碳钢的载荷—变形(曲线 lF??)并分析力与变形之间的关系 7、观察低碳钢在拉伸强化阶段的卸载规律及冷作硬化现象二、实验仪器电子万能试验机、电子式引伸计、游标卡尺、小铁锤三、实验原理与方法在拉伸实验前,测定低碳钢试件的直径 0d 和标距 0l 。实验时,首先将试件安装在实验机的上、下夹头内,并在实验段的标记处安装引伸仪,以测量实验段的变形。然后开动实验机,缓慢加载或者实验达到一定程度对试件进行卸载,与实验机相联的微机会自动绘制出载荷- 变形曲线( lF??曲线,见图 4-1) 或应力- 应变曲线( ???曲线,见图 4-2) ,随着载荷的逐渐增大或者逐渐减小,材料呈现出不同的力学性能: (1)弹性阶段( Ob 段) ?? a bc ef? P? b?g f ?h s?o dd ?Δl FsF bF 图4-1图4-2 在拉伸的初始阶段, ???曲线( Oa 段)为一直线,说明应力与应变成正比, 即满足胡克定理式 EA Fll/??,这一阶段称为弹性阶段。线性段的最高点称为材料的比例极限( P?),线性段的直线斜率即为材料的弹性摸量 E。弹性阶段后, ???曲线不为直线( ab段),应力应变不再成正比,但若在整个弹性阶段卸载, 应力应变曲线会沿原曲线返回,载荷卸到零时,变形也完全消失。卸载后变形能完全消失的应力最大点称为材料的弹性极限( e?),一般对于钢等许多材料,其弹性极限与比例极限非常接近。(2)屈服阶段( bc段) 超过弹性阶段后,应力几乎不变,只是在某一微小范围内上下波动,而应变却急剧增长,这种现象成为屈服。屈服阶段出现的变形,是不可恢复的塑性变形。使材料发生屈服的应力称为屈服应力或屈服极限( s?)。当材料屈服时,如果用砂纸将试件表面打磨,会发现试件表面呈现出与轴线成 045 斜纹。这是由于试件的 045 斜截面上作用有最大切应力,这些斜纹是由于材料沿最大切应力作用面产生滑移所造成的,故称为滑移线。(3)强化阶段( ce段) 经过屈服阶段后,若要使其继续伸长,由于材料在塑性过程中不断发生强化, 因而试样中的抗力不断增长。这一阶段成为强化阶段。在强化阶段试样的变形主要是塑性变形,其变形量要远大于弹性变形。在此阶段中可以较明显地观察到整个试样横向尺寸的减小。若在此阶段卸载,则卸载过程的应力应变曲线为一条斜线(如 dd ??斜线), 其斜率与比例阶段的直线段斜率大致相等。当载荷卸载到很小时,变形并未完全消失,应力减小至很小时残留的应变称为残余应变。卸载完之后,立即再加载, 则加载时的应力应变关系基本上沿卸载时的直线变化。因此,如果将卸载后已有塑性变形的试样重新进行拉伸实验,其比例极限或弹性极限将得到提高,这一现象称为冷作硬化。在硬化阶段应力应变曲线存在一最高点,该最高点对应的应力称为材料的强度极限( b?),强度极限所对应的载荷为试件所能承受的最大